Evolución, selección y detección de beta-lactamasas CTX-M con espectro de acción templado

Resumen

El consumo elevado de carbapenemas para el tratamiento de infecciones causadas por aislados productores de beta-lactamasas de espectro extendido (BLEE), ha conducido a la emergencia y diseminación de resistencia a estos fármacos. Esta Tesis aborda el tratamiento con BLiBLs (beta-lactámicos e inhibidores de beta-lactamasas) desde tres aspectos diferentes. En el primer capítulo se estudia la probabilidad de seleccionar variantes de CTX-M con sensibilidad disminuida a BLiBLs mediante pases seriados en concentraciones crecientes de amoxicilina-clavulánico. Se encontraron tres tipos de mutaciones que confieren fenotipos de resistencia (S130G, S237G o K234R). La mutación S130G proporciona resistencia a BLiBLs e hipersensibilidad a cefalosporinas de amplio espectro (antagonismo pleiotrópico). Por el contrario, en los mutantes con los cambios S237G y K234R, el antagonismo pleiotrópico es menor, ya que son capaces de hidrolizar ambos grupos de antimicrobianos. En el segundo capítulo, mediante un estudio multicéntrico se estudió cómo 64 hospitales públicos españoles detectan los mecanismos de resistencia conferidos por estos variantes de CTX-M. Los mutantes S130G se informaron como productores de IRTs en un 67,7% de los casos, y en las variantes K234R y S237G, se atribuyó una combinación de BLEE y otro mecanismo de resistencia en un 30,7% y 14,3%, respectivamente. Un porcentaje elevado de las cepas portadoras de las variantes de CTX-M, se informaron como productoras de BLEE sensible a BLiBLs, a pesar de que en antibiograma mostró resistencia. El 80% de los centros realizan modificaciones de las categorías clínicas cuando infieren un determinado mecanismo de resistencia, hecho que conduce a un consumo elevado de ciertos antimicrobianos. En el tercer capítulo se analiza la aparición de resistencia de alto nivel a piperacilina-tazobactam (PTZ) mediante experimentos in vitro de cinéticas de muerte en E. coli productores de CTX-M, simulando infecciones con bajo inóculo. Se obtuvieron variantes con alto nivel de resistencia a las 8h de la exposición a PTZ en el caso de CTX-M-15 con el cambio S130G. Solo algunos clones fueron estables después de eliminar la presión antibiótica, y presentaron un coste biológico del 14% que haría difícil su mantenimiento. [ABSTRACT]Overuse of carbapenems in treatment of infections produced by ESBL (extended spectrum beta-lactamases) producing organisms has lead to the emergence and dissemination of resistance mechanisms to these compounds. This Thesis is focused in treatment with BLBLIs (beta-lactam plus beta-lactamase inhibitor combinations) from different perspectives. First, the probability to select CTX-M variants with decreased susceptibility to BLBLIs was analyzed. Three resistant mutants were obtained: S130G, S237G and K234R. All of them conferred a pleiotropic antagonism (resistance to BLBLIs and hypersusceptibility to third generation cephalosporins) more pronounced in the case of S130G mutants. Second, through a multicenter external proficiency study, fourteen strains harboring CTX-M beta-lactamases (wild types and mutants) were sent to 68 Spanish clinical laboratories for antimicrobial susceptibility testing. Production of IRT (inhibitor-resistant TEM) was informed in 67.7% of S130G-harboring mutants. An association of an ESBL and other resistance mechanism was inferred in case of K234R and S237G variants (30.7% and 14.3%, respectively). A high percentage of the strains carrying CTX-M variants, was informed as ESBL-producer with susceptibility to BLBLIs, in spite of the resistance pattern in the antibiogram. 80% of the centers performed modifications in the clinical categories when a determine resistance mechanism was suspected. Third, high resistance level to piperaciline-tazobactam was studied through in vitro time kill experiments using Escherichia coli strain harboring CTX-M variant with reduced susceptibility to BLBLIs and simulating a low inoculum infection. Variants were obtained after 8 hours of antibiotic exposition in case of CTX-M-15-S130G mutant. When the isolate growth without antibiotic, only some clones were stable and presented a biological cost of 14%, fact that make difficult its maintenance once appeared.